Prensa hidráulica

Toma dos jeringas de tamaño claramente diferente, por ejemplo 5 ml y 50 ml. Mide el diámetro interior de cada una con un calibrador.

Calcula las áreas: A = π d² / 4.

Calcula la razón A₂/A₁. Este único número predice todo lo que hará la máquina, así que anótalo antes de realizar cualquier prueba.

Une las dos jeringas con tubo y llena todo el circuito con agua, sacando cada burbuja.

El aire es el enemigo y esto no es un detalle. El aire se comprime; el agua prácticamente no. Una burbuja absorbe tu golpe como si fuera un amortiguador en lugar de transmitirlo, así que la prensa se siente esponjosa y entrega solo una fracción de su fuerza.

Todo sistema hidráulico jamás construido tiene un procedimiento de purga por esta razón.

Coloca la jeringa grande en posición vertical y pon una balanza de cocina debajo de su émbolo. Presiona la jeringa pequeña con una fuerza conocida: apoya sobre ella una masa conocida.

Lee la fuerza en la jeringa grande.

Compara con la razón predicha del paso 1. Espera una concordancia dentro de quizá un 10–20 %: la diferencia es la fricción de los sellos, que es el impuesto real de cada máquina hidráulica y lo que Bramah no pudo resolver por sí solo.

Marca ambos émbolos. Empuja el pequeño una distancia medida de 50 mm y mide cuánto se movió el grande.

Espera que sea 50 mm ÷ (A₂/A₁).

Multiplica fuerza × distancia en cada extremo. Los dos productos deberían ser aproximadamente iguales. No creaste energía: cambiaste sus condiciones. Vale la pena hacerlo deliberadamente, porque es el punto que más a menudo se pasa por alto en la hidráulica.

Repite el paso 3 con los émbolos secos y luego ligeramente engrasados.

Espera que la versión engrasada entregue mediblemente más fuerza para la misma entrada.

La diferencia es la fricción del sello, y escala con la presión: cuanto más fuerte presionas, más fuertemente se aprieta el sello contra el cilindro. Una prensa que es eficiente a baja presión puede ser deficiente a alta presión, que es exactamente el problema que el sello de copa de cuero y, más tarde, el O-ring fueron inventados para resolver.

La patente. Patente británica 2045, "Obtaining and Applying Motive Power", Joseph Bramah, 31 de marzo de 1795. Pascal había enunciado el principio en 1653; Bramah construyó la máquina.

Tenía fugas, y Henry Maudslay lo solucionó. Las primeras prensas no podían mantener la presión: el empaque alrededor del émbolo era expulsado por la misma presión que debía contener. El empleado de Bramah, Henry Maudslay, ideó el sello de copa de cuero autoajustable: una copa de cuero orientada hacia la presión, de modo que cuanto más empuja el fluido, con más fuerza se presiona el sello contra el cilindro. La presión sella su propio contenedor. Sin eso, la patente 2045 sería una buena idea que no funciona, y el nombre de Maudslay debe figurar junto al de Bramah: más tarde llegó a ser uno de los fundadores de la fabricación de máquinas-herramienta por derecho propio.

El sellado autoenergizado es la idea que sobrevivió a la prensa. La copa de cuero, el sello de labio moderno, la junta tórica en su ranura y el segmento de pistón en un cilindro funcionan todos de la misma manera: una geometría que convierte la presión que se sella en la fuerza que realiza el sellado.

Hacia dónde fue. La prensa de Bramah hizo posible el forjado, el enfardado y, junto con el acumulador de Armstrong medio siglo después, las redes de energía hidráulica que accionaban grúas portuarias, puentes giratorios y elevadores de teatros en las ciudades victorianas. Las redes hidráulicas centrales fueron un servicio municipal real, en Londres hasta 1977.

La limitación honesta. Una prensa hidráulica es lenta y su carrera es corta, debido al paso 4. Es la máquina equivocada allí donde importan la velocidad o el recorrido, y la correcta allí donde importa la fuerza, por eso las prensas son hidráulicas y los tornos no.